Polarisation von Wasser in einem Plattenkondensator

Herr Z · Gast

Meine Frage:
In einem Plattenkondensator bekannter Fläche und mit bekanntem Plattenabstand befindet sich eine dünne Schicht Wasser zwischen zwei Plexiglasscheiben (also Kondensatorplatte/Plexiglas/Wasser/Plexiglas/Kondensatorplatte). Die Dicke der Plexiglasscheiben und des Wassers seien bekannt.
Berechne wie sich die Polarisation des Wassers als Funktion der angelegten Spannung entwickelt. Welchem Anteil ausgerichteter Wassermoleküle würde das entsprechen?(Hinweis: Die Verschiebungspolarisation ist zu vernachlässigen gegen die Orientierungspolarisation des Wassers)

Meine Ideen:
Durch die Raumsymmetrie lässt sich das Problem auf 1D reduzieren, weshalb ich auf die Vektordarstellung verzichtet habe.
Klar ist, dass bei angelegter Spannung

die Polarisation

. Bei sehr großen Spannungen sollte die Polarisation dann einen Sättigungswert erreichen.
Die Gesamtkapazität des Kondensators lässt sich als Reihenschaltung von Kondensatoren mit dem Dielektrikum Plexiglas bzw. Wasser leicht berechnen

Die Kapazität eines Plattenkondensators kann man mit

berechnen. Da

ist

und damit